1、爆破工程 爆破的作用与概念 爆破器具和爆破材料 爆破的基本方法 爆破安全技术 特种爆破 第1节 爆破的作用与概念 第第1节节 爆破的作用与概念爆破的作用与概念 一、爆破的作用 隧道开挖；（公路、铁路、引水等）基础处理与渠道开挖 石料开采 定向筑坝、截流、库区清理等定向筑坝、截流、库区清理等 松动爆破 拆除等控制爆破 水下爆破 二、爆破的概念 1、爆炸：爆炸是一个化学反应 10万分之1秒 510万个大气压 炸药瞬时化学反应高温高压气体 CHON 冲击波爆炸气体 3000的CO2、CO、NO、NO2、H2O 起爆能（撞击、点火、高温等）2、爆破：爆破是炸药爆炸对周围介质的作用 冲击波通过介质产生应
2、力波：拉应力拉限产生裂缝 压应力压限粉碎或压缩 爆炸气体的气刃作用产生扩缝作用 三、爆破的机理 1、土岩爆破破坏的几种假设 爆炸产生压缩应力场，引起质点径向移动，产生径向裂缝，爆炸气体扩缝。（1）气体膨胀推力破坏理论（2）应力波反射理论 自由面上应力波反射变为拉伸波，该理论比较成熟（3）气体推力与反射应力波共同作用理论 一般地：土体介质更适用于第一种理论 岩体介质更适用于第三种理论 2、无限均匀介质中的爆破 圈Rp 破坏圈 冲击波呈同心球从药包中心向外传播，因介质的阻尼而衰减，至使该作用圈的压 压，但因介质的|拉|拉，产生径向裂缝。B：压缩后的弹性恢复产生的反射拉应力拉拉，产生环向裂缝或弧状裂
3、缝。两种裂缝在爆气作用下，介质完全破坏。圈Rz 震动圈 冲击波继续向外传播扩散，直到消失。此时压 压且拉拉时，产生的坑称为爆破漏斗。临空面是水平面时为倒锥坑。2、飞碴回落充填体 3、坑外堆积体 爆破漏斗示意图 R爆破作用半径 W最小抵抗线长度 r爆破漏斗底半径 P可见深度PCW（2n-1）（n1,即r w时，称为加强抛掷爆破 当0.75n1时，称为减弱抛掷爆破 当0.33n0.75时，称为松动爆破（无岩块抛掷）当n14冲击式钻机很难和极难XII-XVIf14潜孔钻很难和极难XII-XVIf14二、炸药 1、炸药的基本概念：潜能机械能 炸药发生爆炸的特征：a、放热反应 b、反应速度快，能量无法释
4、放（转移）c、生成大量气体：压缩性、膨胀性 2、炸药的性能指标 敏感度：在外界能量的作用下，发生爆炸的难易程度。A爆燃点：在规定时间内（5分钟）使炸药发生爆炸的最低温度。TNT290290；黑火药290310；雷贡175180；硝化甘油200205；黑索金225205；硝铵类炸药280320；B发火性：对火焰的敏感程度。（有的能燃不会爆）C撞击敏感度：对机械作用的敏感程度。当10KG的锤，落高为25CM时，发生爆炸的百分率为：硝化甘油100%，TNT48%，黑火药50%黑索金7080%，硝铵类炸药1632%，泰安100%。D起爆敏感度：引起爆炸的极限药量。TNT0.15克,2号岩石硝铵炸药0.
5、17-0.28克。物理安定性：主要有吸湿、结块、挥发、渗油、老化、冻结、耐水等性能。化学安定性：取决于炸药的化学性能。例如：硝化甘油类炸药在50时开始分解，如果热量不能及时散发，可能引起自燃与爆炸。炸药的爆炸稳定性：炸药起爆后，若能以恒定不变的速度自始至终保持完整的爆炸反应，称为稳定的爆炸。在钻孔爆破中影响爆炸稳定性的因素有：A药包直径d：dd临则稳定 B炸药密度：太大太小都不行0.9-1.6g/cm3 炸药的安定性：炸药在长期贮存中，保持其原有物理、化学性能不变的能力。威力炸药的爆炸性能：是炸药爆炸的作用能力，通常用爆力和猛度来表征。其大小主要反映在以下几方面：A爆速：炸药爆炸的分解速度，2
6、0007500MS；B爆热：以1Kg分解的热量为准。千卡Kg。C爆温：1Kg分解的热量所能达到的最高湿度。D爆气量与爆压：升Kg，KgCM2或Pa E爆力e：炸药爆炸破坏一定介质的能力。静力威力。（与气体量、热量、温度等有关）测定方法：用定量炸药炸开规定尺寸铅柱体内空腔的容积来衡量。F猛度：炸药爆炸粉碎一定介质的能力。动力威力。（与爆速有关）测定方法：用定量的炸药放在铅柱上的钢板上，以爆后压缩量来衡量。氧平衡：炸药含氧量和氧化反应程度的指标。零氧平衡：生成CO2、H2O等，产生Q；正氧平衡：生成 NO2等，产生Q2；负氧平衡：生成CO等，产生Q6。最佳密度：炸药能获得最大爆破效果的密度。殉爆：
7、一个药包的爆炸引起与之相距一定距离的另一药包爆炸的现象。殉爆距：炸药药包的爆炸能够连续三次引起与之相邻药包起爆的最大距离。3、炸药的种类：、炸药的种类：起爆炸药：用于制造起爆器材的炸药 特点：A敏感度高；B爆速增加快，易由燃烧转为爆轰；C安定性好，特别是化学安定性好；D有很好的松散性和压缩性 常用的起爆炸药主要有：A雷贡Hg（CNO）2，50开始分解，160爆炸，对温度敏感。B氮化铅Pb（N3）2，比雷贡迟钝，不溶于水。C二硝基重氮酚C6H2O5N4 ，安定性好，起爆能力强，相对安全，便宜，方便。主炸药：产生爆破作用的炸药。特点：A威力大，能被普通雷管引爆；B成本低，来源广，种类多（适用于各种
8、条件）；C安全，可靠。常用的主炸药主要有：A三硝基甲苯（TNT）C6H2（NO2）3CH3 黄色或黄褐色晶体，热安定性好，不溶于水，遇火能燃烧（特别条件下能转为爆炸），机械敏感度低，爆速7000MS，爆热950千卡Kg；爆炸呈负氧平衡，价格昂贵，常作为雷管加强药。B硝化甘油 C3H5（ONO2）3 无色油状液体，不溶于水。有毒。敏感度高（不单独使用）。威力大。价格昂贵,爆力500ML,猛度2223MM,13.2凝固,凝固后极危险。为胶质硝化甘油类炸药的主要成分。C铵锑炸药 硝酸铵（敏感剂）木粉（可燃剂）淡黄色粉末、有毒但炸气无毒、敏感度小、价格低、易潮湿结块。国产铵梯炸药品种有：露天铵锑炸药
9、1 2 3 岩石铵锑炸药 1 2 安全铵锑炸药:（爆气C0含量1，f(n)=0.4+0.6n3 件弱抛掷爆破：1n0.75，f(n)=（4+3n）/7）3 松动爆破：f(n)=n30.330.55 K爆破（标准爆破）单位体积土石的耗药量（M3)标准爆破：n1 标准抛掷爆破；标准炸药，2岩石铵梯炸药，其爆力值为320cm3。一个临空面。其他情况的系数换算：不是一个临空面：有2个临空面取0.83K 有3个临空面取0.67K 非标准炸药：用爆力换算系数e换算，eb320 e=eb/ei eb标准炸药爆力值；ei实际采用炸药爆力值，使用1号岩石铵梯炸药取 350cm3，使用2号或3号铵油炸药取250c
10、m3。（2）非集中药包（延长药包）药包长度L药包最短边长a ：大于4时为延长药包 小于或等于4时为集中药包 对于洞室爆破，采用集中系数 区分:=0.62V1/3/b 大于0.41时为集中药包，否则为延长药包。式中:V药包的体积 b药包中心至最远边点的距离。对于非集中药包，Q的计算分两种情况：（1）与临空面垂直的延长药包（垂直炮孔）1/3装药，2/3堵塞。最小抵抗线W值取药包中心至临空面的垂直距离。Q=KW3=（125/126）KL3（2）与临空面平行的延长药包 Q=W2L 三、起爆器材与起爆方法 1、火花起爆法（导火索起爆法）及其器材、火花起爆法（导火索起爆法）及其器材 火雷管：管壳正起爆药（
11、敏感度极高）副起爆药加强帽 加强雷管威力，末端有聚能穴 导火索：由压缩的黑火药做线芯、用纱线缠包、外缠沥青（防水）特点：设备简单、操作方便、成本低，一次燃爆的炮孔数目较少、安全性差 用于小规模爆破（浅孔、露天）是利用导火索产生的火焰使火雷管爆炸，从而引起药包爆炸的方法。2、电力起爆法及其器材、电力起爆法及其器材（a）火雷管 （b）即发电雷管（c）延发电雷管 （d）安全电雷管 1、聚能穴 2、副起爆药 3、正起爆药 4、缓燃剂 5、点火桥丝 6、雷管外壳 7、密封胶 8、脚线 9、加强帽 10、帽孔 11、微型安全电路 电雷管：即发雷管有一电点火装置，其余同火雷管。延发雷管加有一段缓燃剂，分为秒
12、延发（加一段精制导火索-）和毫秒微差（加一段特别炸药-延发剂）。电源：220380伏的照明电或动力电，也可用蓄 电 池、放炮器等。导线：端线、联接线、区域线、主线（可重复使用）等。电爆网路的联接方式与导通检查 串联法：接线、检测易、导线损耗小、电线少、电压大电流小，易断路拒爆；并联法：导线损耗大、电线多、难检查，不易断路拒爆；混联法：串并联法、并串联法等。导通检查测定电阻，准爆条件。（a）串联法 （b）并联法 （c）串并联法（d）并串联法 （e）并-串-并联法 1、电源 2、输电线路 3、药包 4、支路 电起爆法与火花起爆法的比较：电雷管法的优点：安全、能准确控制、可用仪器检查；缺点：工作量大
13、、复杂、耗线、要电源；适用：远距离同时或分段起爆大规模药包群。3、导爆管起爆法：外径3mm内径1.4mm的塑料软管（内壁涂薄层烈性炸药），用起爆枪或雷管起爆（火和撞击不能起爆）,传递爆轰波起爆匹配的非电雷管-起爆炸药 4、导爆索起爆法：利用绑在导爆索 一端的雷管起爆导爆索，由导爆索直接引爆药包。由黑索金、泰安等单质炸药卷成，联结方式搭接和扭接。第3节 爆破的基本方法 第3节 爆破的基本方法 布孔钻孔清孔装药捣实堵气引爆 一、浅孔爆破 定义：d75MM L5m d75mm 实际上定义：H1020 m d150225mm 优点：爆破单位体积岩体所耗的钻孔工作量和炸药量少。缺点：控制性差，对保留岩体
14、影响大，常用冲击式、回转式、潜孔钻等造孔。适用：各大中型工程。1、深孔布置 平面上：梅花状布置 垂直方向：垂直孔、倾斜孔 倾斜孔的优点：Wp全等，均匀；堆碴的高和宽容易控制；爆后坡面平整。倾斜孔的缺点：技术复杂，装药也相对较难。2、参数计算、参数计算 抵抗线长度 WpHDd/150 阶梯高度 HKH Wp（1.22.0）Wp D岩石硬度影响系数，一般取0.460.56。阶梯高度系数，见表3-3。炮孔深度 L=H+?H?H超钻深度，?H=（0.120.3）Wp 炮孔排距 b0.87 a 炮孔间距 a（0.71.4）Wp 炮孔最小堵塞长度Lmin Wp 阶梯爆破布孔示意图 3、提高深孔爆破效果的措
15、施 加大台阶高度，使用毫秒微差技术进行连续爆破；合理利用临空面，积极创造人工临空面；改善装药结构：间隔装药分段装药 空隙装药（不耦合装药）孔间微差挤压爆破 保证堵塞长度与堵塞质量（a）竹节炮 （b）竹节坛子炮 1、药包 2、空穴 3、药壶 4、堵塞段 5、底部药包 三、洞室爆破 采用大药量的炸药采料、截流或定向爆破筑坝，需开凿洞室装药。药室用平洞或竖井相连，装药后将平洞或竖井堵塞。1、导洞 截面：平洞1.21.8M，竖井1.51.5M 型式（群体药包）：T型、倒T型、条型（a）竖井布置 （b）平洞布置 （c）条形药包布置 洞式爆破洞室布置示意图 1、平洞 2、竖井 3、药包 2、药室：、药室：
16、药室容积：V=CQ/?C炸药的装药系数，与药室支护及装药方式有关，有支护取1.51.8，无支护取1.11.25；散装取小值，袋装取大值。Q装药量，t；?炸药密实度，t/m3。集中布药，药室间距 a=（1.11.2）p Wp相邻药室的平均最小抵抗线长度。Wp=（0.60.8）H 集中布药，药室排距 b=（1.31.4）p 第4节 爆破安全技术 第4节 爆破安全技术 安全的概念：人身安全、设备财产安全、基础安全 一、安全距离 划分爆破警戒范围或保护范围的依据 安全地带与危险区的界线 1、安全距离 个别飞石安全控制距离 不安全因素：爆破飞石、地震波、空气冲击波、有毒气体 RF=20KFn2W W最小
17、抵抗线，m；n爆破作用指数；KF与地形、风向、风速和爆破类型有关的安全系数。一般取1.01.5，大风时取1.52.0。爆破地震作用的安全控制距离R V质点振速，cm/s；V允许质点振速；药包形状系数，一般取1/3或1/2；R爆心距测点的距离；振动衰减系数；1.52.0。K与地形、地质和装药条件有关的系数；Q装药量（kg），齐发爆破时为总药量，延时爆破时，取最大一段装药量。空气冲击波影响的安全距离RB 对人体，波阵面超压不大于1.96104Pa。对建筑物：RB=KBQ Q一次同时起爆药量；KB与装药情况和限制破坏有关的系数。殉爆安全距离 （1）炸药与炸药间的殉爆安全距离 i贮存炸药的品种编号；Q
18、ii种炸药包的重量，kg；Ksii种炸药殉爆安全距离系数，由主动和被动药包的品种和贮存情况决定，见表2-6。（2）雷管对炸药的殉爆安全距离 rs2=0.06n n贮存雷管个数。有害气体扩散安全距离 Q爆破炸药总药量，t；VB爆破时可能出现的最大风速。二、爆破作业的防护措施 1、运输与贮存时运输与贮存时：无撞击、无明火、无殉爆 2、使用过程中：尽量用小a、小L、小n，以利控制 3、减少震动的办法：减少震动的办法：采用微差技术、改善装药结构等 4、尽量不采用裸露爆破 5、对飞石的防护对飞石的防护：可用各种类型的防护设施 6、空气冲击波的防护空气冲击波的防护：防止产生强冲击波；采用各类防护措施削弱冲
19、击波；防止产生强冲击波；采用各类防护措施削弱冲击波；布置反向药包干扰抵消冲击波 7、严格规章制度，严格执行操作规程 三、瞎炮及其处理 、瞎炮的判断：炮孔外有残留的导火索、引爆电线或传爆线 炮孔附近地表有裂缝，但无明显松动和抛掷现象 炮孔或药室间有明显未爆破的间隔、产生瞎炮的原因：（）爆破器材失效或损伤 雷管、炸药过期失效 引爆线损伤或接触不良 非防水炸药受潮、浸水 引爆系统的导火索、传爆线折断 接线折断 起爆的电流电压不足（）操作不当、瞎炮的处理：（1）检查网路支线、干线，重新联线再次起爆；（2）炮孔深度小于0.5米，用表面爆破法处理；（3）炮孔深度在0.5-2米，用冲洗法处理；（4）炮孔深度
20、大于2米，用钻孔爆破法处理。第节 特种爆破 第节 特种爆破 定向爆破、光面爆破、预裂爆破、岩塞爆破、拆除爆破定向爆破、光面爆破、预裂爆破、岩塞爆破、拆除爆破 一、定向爆破原理及其筑坝技术 （一）定向爆破原理（一）定向爆破原理 爆炸偶极子作用示意图爆炸偶极子作用示意图 A 为无限介质中球形药包，正极 B 为空孔，负极 A 爆炸，B 表面无阻力，介质流向 B；孔集中，空孔成为吸引介质流的中心 静电学中的电偶爆炸偶极子（药包与临空面）抛掷爆破 )1(031RWRWcV?爆破流体力学V抛掷速度W最小抵抗线长度R药包中心到临空面任意点的距离0R临空面的曲率半径 2062212)21(22RWRWcmmV
21、Ek?kE抛掷动能（二）定向爆破筑坝（二）定向爆破筑坝1、定向爆破筑坝的基本要求1）河谷狭窄、岸坡陡峻（400以上），山高的厚度为设 计坝高的 2 倍以上2）爆区岩性均匀、强度高、分化弱、构造简单、覆盖 层薄、地下水位低、渗水量小3）严格防渗时,坝体为斜墙防渗 不严格防渗时,抛成宽体堆石坝,不设防渗体2、药包布置 一岸布药 两岸布药 河谷对称，地形、地质、施工条件较好，河谷不太窄 尽可能提高抛掷上坝方量，减少人工量；要求药包正常水位以上，且大于垂直破坏半径；不能破坏坝肩定向爆破筑坝药包布置图定向爆破筑坝药包布置图 单岸爆破 双岸爆破、药包 、爆破漏斗 、爆破顶部轮廓线、鞍点 、坝顶高程 、导流
22、隧洞 3、参数选择（1）作用指数 n 满足抛掷距离，节省药量 n=11.75，岸坡陡、河谷窄取小值 n1cm3、预留面上残留半孔壁，孔壁不出现严重震动现象4、预留面的不平整度不大于 15cm5、预裂炮炮孔应用小于 10mm 的砾石堵塞）经验数据法预裂爆破建议按下表选用岩石性质岩石抗压强度(Mpa)钻孔直径(mm)钻孔间距(m)线装药量(g/m)软弱岩石60 以下80、1000.60.8、0.81.0100180、150250中硬岩石608080、1000.60.8、0.81.0180300、250350次坚岩石8012090、1000.80.9、0.81.0250400、300450坚石120
23、901000.81.0300700（三）经验数据法 预裂爆破建议按下表选用 桃林口爆破现场桃林口爆破现场 三、岩塞爆破 水下控制爆破，为在已建水库或天然湖泊底取水发电、灌溉、供水、泄洪等修建隧洞的取水口。、岩塞的布置 覆盖层薄、岩石坚硬完整且层面与进口中心交角大的部位。开口尺寸满足进水流量的要求，岩塞厚度一般为岩塞底部直径的.倍。、石碴处理 集碴处理 爆前在洞内正对岩塞的下方挖一与岩塞容积相当的集碴坑，石碴大部分落入坑内，且保证运行期中石碴不被带走。泄碴处理 借助高速水流将石碴冲出洞口。为避免瞬间石碴堵塞，可正对岩塞设一流线型缓冲坑，设集碴坑集碴 设缓冲坑泄碴、岩塞、集碴坑、缓冲坑、闸门井、引
24、水隧洞、操纵室 我国部分岩塞爆破简介我国部分岩塞爆破简介工程名称岩塞直径(m)岩塞厚度(m)距大坝最近距离(m)岩塞部位水深(m)爆破方式集渣处理方式爆破总药量(kg)单位体积耗药量(kg/m3)爆破方量(m3)岩塞地质爆破效果辽宁清河水库引水洞进口67.524洞室、表面深孔爆破聚渣、聚渣坑为平洞式胶质炸药1190.41.5800变质岩效果良好，井喷水高 12米河南新县香山水库泄洪洞进口3.54.5210025排孔爆破中心炮孔13 个，预裂孔36个泄渣，设有深式缓冲坑硝化甘油2561.8247花岗岩效果好，无严重井喷现象工程名称岩塞直径(m)岩塞厚度(m)距大坝最近距离(m)岩塞部位水深(m)
25、爆破方式集渣处理方式爆破总药量(kg)单位体积耗药量(kg/m3)爆破方量(m3)岩塞地质爆破效果吉林丰满水电站泄洪洞111528020洞室爆破，分上中下三层，上下为集中药包，中间为“王”字形药包聚渣，开门爆破，渣坑为靴式胶质炸药4075.61.63794变质砾岩效果好，无井喷现象北京密云水库泄洪洞进口5.54.5413834.2排孔爆破，其中掏槽孔4 个，主炮孔 44 个，预裂孔 69 个泄渣，设有浅式缓冲坑胶质炸药738.21.7546效果好，无严重井喷现象山西汾河云水库泄洪洞进口水和淤泥下89.0512518洞室爆破泄渣水胶炸药2799.41.71743.5变质岩效果好，但出现水和泥鼓包
26、四、拆除爆破技术 为了拆除特定建筑物（如混凝土、钢筋混凝土）、构造物所采用特殊控制的爆破技术。控制原则：“三定”（定向、定距、定量）、“四减”（减震、减冲、减飞（石）、减声（音）（一）等能原理 爆炸能量=拆除破坏所需最小能量 无余能，很难实现（二）微分原理 爆破时将炸药分散、微量化处理，分批微差起爆，推荐原理（三）失稳原理 结构分析之后对关键部位进行爆破，使建筑物失稳，按预定程序就地坍 塌或定向倾倒，适用于整体框架结构、利用倾倒方向上各立柱的破坏高度不同来形、利用倾倒方向上各立柱的破坏高度不同来形成倾覆力矩成倾覆力矩 自重 框架宽度 力臂为、利用毫秒延时起爆，使各立柱依次破坏，产生、利用毫秒延
27、时起爆，使各立柱依次破坏，产生倾覆力矩倾覆力矩 、利用不同破坏高度和延时起爆控制坍塌倾倒方向、利用不同破坏高度和延时起爆控制坍塌倾倒方向 （四）缓冲及防护（四）缓冲及防护 猛度小，不耦合装药，削减作用在周围介质上的压力峰值，缩小粉碎区，使爆能得到更合理的分配。部分围堰及岩坎爆破拆除爆破技术指标部分围堰及岩坎爆破拆除爆破技术指标工程名称围堰结构爆破方量(万 m3)总装药量(t)爆孔布置方式单位耗药量(kg/m3)起爆网络形式起爆段数石渣处理方式爆破效果简介沙溪河水电站上游混凝土围堰重力式挡墙1.0(上)1.0(下)7.18.6垂直深孔0.81.2227345清挖岩滩水电站下游碾压混凝土围堰碾压混
28、凝土重力式围堰2.0(二)1.35(三)9.677.1垂直深孔0.480.538461葛洲坝大江二期围堰土石围堰混凝土心墙47.81.03.0塑料导爆管非电接力起爆网络324良好工程名称围堰结构爆破方量(万 m3)总装药量(t)爆孔布置方式单位耗药量(kg/m3)起爆网络形式起爆段数石渣处理方式爆破效果简介东风水电站导流洞进口围堰岩坎加混凝土围堰0.1153.0缓倾角（5度）深孔2.6导爆索+非电雷管顺序起爆网络15冲渣良好大朝山水电站导流洞进口围堰岩坎加混凝土围堰0.447.22垂直深孔与水平拉槽孔组合1.66塑料导爆管非电接力起爆网络128冲渣良好六、光面爆破 光爆孔（布置在设计开挖线）、光爆层，多用于地下开挖，具有成型好，爆岩平整光滑、围岩破坏小、超挖少、效率高（一）光面爆破机理 炮孔直径D、间距、装药集中度Q线线、光爆层厚度W（最小抵抗线长度）（最小抵抗线长度）、周边孔密集系数、周边孔深度和角度、装药结构（普通标准药卷（32）间隔装药）、小直径药卷（20-25）连续装药、小直径药卷（20-25）间隔装药）、岩石性质、炸药品种及特性、起爆技术、施工岩石性质、炸药品种及特性、起爆技术、施工条件等 沿开挖周边线按设计孔距钻孔，采用不耦合装药毫秒爆破，在主爆孔起爆后起爆，使开挖后沿设计轮廓获得保留良好边坡壁面的爆破技术。（与预裂爆破差别）（二）影响光面爆破的主要因素
